CN117544705A - 一种基于硬件加速的终端处理方法及装置 - Google Patents

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CN117544705A CN202311457557.3A CN202311457557A CN117544705A CN 117544705 A CN117544705 A CN 117544705A CN 202311457557 A CN202311457557 A CN 202311457557A CN 117544705 A CN117544705 A CN 117544705A
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林佳琦
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康鹏涛
张啸峰
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Abstract

本发明提出一种基于硬件加速的终端处理方法及装置，属于数据处理技术领域。本发明在终端上部署若干网络加速器，终端的协议栈具有若干个网络协议，网络加速器的协议栈具有若干个与终端的协议栈中的网络协议不同的网络协议。在本发明中，根据报文的网络协议类型的不同以及处理所述报文所需的计算资源的变化，将报文交由所述终端的处理器或者所述网络加速器的处理器进行处理。本发明能够将所述终端的计算任务卸载至所述网络加速器中，减轻了所述终端的计算压力；同时对于所述终端不支持的网络协议，由所述网络加速器来针对性的进行协议处理，丰富了终端对于不同协议类型的报文的接受度。

Description

一种基于硬件加速的终端处理方法及装置
技术领域
本发明属于数据处理技术领域，尤其涉及一种基于硬件加速的终端处理方法及装置。
背景技术
随着网络应用功能越来越复杂，网络应用对端系统的网络传输质量提出了更高要求。现在端系统中网络协议栈运行在操作系统的内核态，数据报文接收、处理和发送都耗费CPU资源，向CPU发送中断指令，其处理吞吐量、时延、抖动等关键性能指标控制难度大。同时，加解密、队列调度、高精度时钟同步、流量整形、复杂协议解析等新功能不断叠加，网络协议栈已显得无能为力，难以保障新的数据报文处理需求。
为此，行业内提出了一系列DPDK、XDP为典型代表的软件加速解决方案，一方面实现了报文接收过程中零次拷贝，最大可能地降低了I/O拷贝，达到提高数据报文处理的吞吐量，另一方面采用捆绑CPU核用于专门数据报文处理，降低操作系统任务执行对报文处理的干扰。上述方式存在以下弊端与不足：
报文处理精细控制能力不足：现有软件加速解决方案可以有效地提升数据报文处理的吞吐量，但在时延优化、抖动控制、队列调度、流量整形等方面仍旧面临能力不足，是无法满足高精度时延抖动场景(如远程医疗手术、工业互联网、远程遥控)的需求。这主要受限于软件方式中CPU时钟周期调用无法精细化控制，难以严格控制报文处理的时钟周期。
难以支持复杂报文处理功能：软件方式在功能可编程、敏捷重构方面具有明显优势，但在处理领域计算时性能一般比专用硬件要低，比如加解密等。现有方案仅仅聚焦在报文接收与发送，在定制化协议解析、加解密等复杂功能时，这些功能都需要大量计算开销，无疑增加了报文处理的时延。
发明内容
本发明针对现有的在报文处理精细控制能力不足、难以支持复杂报文处理功能的技术问题，提出了一种基于硬件加速的终端处理方案。
本发明第一方面提出一种基于硬件加速的终端处理方法。所述方法包括：
步骤S1、在终端上部署N个网络加速器，N为正整数；其中：
所述终端的协议栈具有L个网络协议；
第i个网络加速器的协议栈具有Mi个与所述L个网络协议不同的网络协议；
L和Mi均为正整数，i＝{1,2,...,N}；
步骤S2、从所述终端的网络应用中获取待发送的数据内容以及所述数据内容的网络协议类型，对所述数据内容进行处理，并利用与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议对经处理的数据内容进行封装，以得到数据报文，将所述数据报文发送至接收方；其中：
当所述数据内容的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述数据内容所需的计算资源低于第一阈值时，由所述终端的处理器对所述数据内容进行处理，并由所述终端的协议栈利用所述L个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
当所述数据内容的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，由所述第i个网络加速器的处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
步骤S3、所述终端接收所述数据报文的响应报文，并确定所述响应报文的网络协议类型，利用与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议对所述响应报文进行解封装，以得到响应数据，并对所述响应数据进行处理；其中：
当所述响应报文的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述响应报文所需的计算资源低于所述第一阈值时，由所述终端的协议栈利用所述L个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述终端的处理器对所述响应数据进行处理；
当所述响应报文的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的处理器对所述响应数据进行处理。
根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S2中，当所述数据内容的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，所述终端通过总线将所述数据内容发送至所述第i个网络加速器，所述第i个网络加速器确定处理所述数据内容所需的计算资源，其中：
当处理所述数据内容所需的计算资源低于第二阈值时，由所述第i个网络加速器的第一处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
当处理所述数据内容所需的计算资源不低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的第二处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
其中，所述第二处理器为定制化的处理器，所述第二处理器的数据处理能力高于所述第一处理器。
根据本发明第一方面的方法，在所述方法中，所述第i个网络加速器的协议栈还具有Ki个与所述L个网络协议中的若干网络协议相同的网络协议，Ki为正整数且Ki≤L；其中，在所述步骤S2中：
当所述数据内容的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述数据内容所需的计算资源不低于所述第一阈值时，确定具有与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议的网络加速器作为目标网络加速器T，所述终端通过所述总线将所述数据内容发送至所述目标网络加速器T，由所述目标网络加速器T的第二处理器对所述数据内容进行处理，并由所述目标网络加速器T的协议栈利用与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文。
根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S3中，当所述响应报文的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，所述终端通过总线将所述响应报文发送至所述第i个网络加速器，所述第i个网络加速器确定处理所述响应报文所需的计算资源，其中：
当处理所述响应报文所需的计算资源低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的第一处理器对所述响应数据进行处理；
当处理所述响应报文所需的计算资源不低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的第二处理器对所述响应数据进行处理。
根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S3中，当所述响应报文的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述响应报文所需的计算资源不低于所述第一阈值时，确定具有与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议的网络加速器作为目标网络加速器T’，所述终端通过所述总线将所述响应报文发送至所述目标网络加速器T’，由所述目标网络加速器T’的协议栈利用与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述目标网络加速器T’的第二处理器对所述响应数据进行处理。
本发明第二方面提出一种基于硬件加速的终端处理装置。所述装置包括终端和部署在所述终端上的N个网络加速器，所述终端的协议栈具有L个网络协议，第i个网络加速器的协议栈具有Mi个与所述L个网络协议不同的网络协议，L和Mi均为正整数，i＝{1,2,...,N}；
所述终端向接收方发送数据报文时：
从所述终端的网络应用中获取待发送的数据内容以及所述数据内容的网络协议类型，对所述数据内容进行处理，并利用与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议对经处理的数据内容进行封装，以得到数据报文，将所述数据报文发送至所述接收方；其中：
当所述数据内容的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述数据内容所需的计算资源低于第一阈值时，由所述终端的处理器对所述数据内容进行处理，并由所述终端的协议栈利用所述L个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
当所述数据内容的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，由所述第i个网络加速器的处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
所述终端接收所述数据报文的响应报文时：
所述终端接收到所述响应报文后，确定所述响应报文的网络协议类型，利用与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议对所述响应报文进行解封装，以得到响应数据，并对所述响应数据进行处理；其中：
当所述响应报文的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述响应报文所需的计算资源低于所述第一阈值时，由所述终端的协议栈利用所述L个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述终端的处理器对所述响应数据进行处理；
当所述响应报文的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的处理器对所述响应数据进行处理。
根据本发明第二方面的装置，当所述数据内容的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，所述终端通过总线将所述数据内容发送至所述第i个网络加速器，所述第i个网络加速器确定处理所述数据内容所需的计算资源，其中：
当处理所述数据内容所需的计算资源低于第二阈值时，由所述第i个网络加速器的第一处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
当处理所述数据内容所需的计算资源不低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的第二处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
其中，所述第二处理器为定制化的处理器，所述第二处理器的数据处理能力高于所述第一处理器。
根据本发明第二方面的装置，所述第i个网络加速器的协议栈还具有Ki个与所述L个网络协议中的若干网络协议相同的网络协议，Ki为正整数且Ki≤L；其中：
当所述数据内容的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述数据内容所需的计算资源不低于所述第一阈值时，确定具有与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议的网络加速器作为目标网络加速器T，所述终端通过所述总线将所述数据内容发送至所述目标网络加速器T，由所述目标网络加速器T的第二处理器对所述数据内容进行处理，并由所述目标网络加速器T的协议栈利用与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文。
根据本发明第二方面的装置，当所述响应报文的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，所述终端通过总线将所述响应报文发送至所述第i个网络加速器，所述第i个网络加速器确定处理所述响应报文所需的计算资源，其中：
当处理所述响应报文所需的计算资源低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的第一处理器对所述响应数据进行处理；
当处理所述响应报文所需的计算资源不低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的第二处理器对所述响应数据进行处理；
根据本发明第二方面的装置，当所述响应报文的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述响应报文所需的计算资源不低于所述第一阈值时，确定具有与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议的网络加速器作为目标网络加速器T’，所述终端通过所述总线将所述响应报文发送至所述目标网络加速器T’，由所述目标网络加速器T’的协议栈利用与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述目标网络加速器T’的第二处理器对所述响应数据进行处理。
本发明第三方面公开了一种电子设备。电子设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现本公开第一方面的一种基于硬件加速的终端处理方法中的步骤。
本发明第四方面公开了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现本公开第一方面的一种基于硬件加速的终端处理方法中的步骤。
综上，本发明能够将所述终端的计算任务卸载至所述网络加速器中，减轻了所述终端的计算压力；同时对于所述终端不支持的网络协议，由所述网络加速器来针对性的进行协议处理，丰富了终端对于不同协议类型的报文的接受度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的终端和网络加速器进行数据交互的示意图。
图2为根据本发明实施例的一种电子设备的结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明第一方面提出一种基于硬件加速的终端处理方法(如图1所示)。所述方法包括：
步骤S1、在终端上部署N个网络加速器，N为正整数；其中：
所述终端的协议栈具有L个网络协议；
第i个网络加速器的协议栈具有Mi个与所述L个网络协议不同的网络协议；
L和Mi均为正整数，i＝{1,2,...,N}；
步骤S2、从所述终端的网络应用中获取待发送的数据内容以及所述数据内容的网络协议类型，对所述数据内容进行处理，并利用与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议对经处理的数据内容进行封装，以得到数据报文，将所述数据报文发送至接收方；其中：
当所述数据内容的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述数据内容所需的计算资源低于第一阈值时，由所述终端的处理器对所述数据内容进行处理，并由所述终端的协议栈利用所述L个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
当所述数据内容的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，由所述第i个网络加速器的处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
步骤S3、所述终端接收所述数据报文的响应报文，并确定所述响应报文的网络协议类型，利用与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议对所述响应报文进行解封装，以得到响应数据，并对所述响应数据进行处理；其中：
当所述响应报文的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述响应报文所需的计算资源低于所述第一阈值时，由所述终端的协议栈利用所述L个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述终端的处理器对所述响应数据进行处理；
当所述响应报文的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的处理器对所述响应数据进行处理。
根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S2中，当所述数据内容的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，所述终端通过总线将所述数据内容发送至所述第i个网络加速器，所述第i个网络加速器确定处理所述数据内容所需的计算资源，其中：
当处理所述数据内容所需的计算资源低于第二阈值时，由所述第i个网络加速器的第一处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
当处理所述数据内容所需的计算资源不低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的第二处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
其中，所述第二处理器为定制化的处理器，所述第二处理器的数据处理能力高于所述第一处理器。
根据本发明第一方面的方法，在所述方法中，所述第i个网络加速器的协议栈还具有Ki个与所述L个网络协议中的若干网络协议相同的网络协议，Ki为正整数且Ki≤L；其中，在所述步骤S2中：
当所述数据内容的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述数据内容所需的计算资源不低于所述第一阈值时，确定具有与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议的网络加速器作为目标网络加速器T，所述终端通过所述总线将所述数据内容发送至所述目标网络加速器T，由所述目标网络加速器T的第二处理器对所述数据内容进行处理，并由所述目标网络加速器T的协议栈利用与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文。
根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S3中，当所述响应报文的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，所述终端通过总线将所述响应报文发送至所述第i个网络加速器，所述第i个网络加速器确定处理所述响应报文所需的计算资源，其中：
当处理所述响应报文所需的计算资源低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的第一处理器对所述响应数据进行处理；
当处理所述响应报文所需的计算资源不低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的第二处理器对所述响应数据进行处理。
根据本发明第一方面的方法，在所述步骤S3中，当所述响应报文的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述响应报文所需的计算资源不低于所述第一阈值时，确定具有与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议的网络加速器作为目标网络加速器T’，所述终端通过所述总线将所述响应报文发送至所述目标网络加速器T’，由所述目标网络加速器T’的协议栈利用与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述目标网络加速器T’的第二处理器对所述响应数据进行处理。
本发明第二方面提出一种基于硬件加速的终端处理装置。所述装置包括终端和部署在所述终端上的N个网络加速器，所述终端的协议栈具有L个网络协议，第i个网络加速器的协议栈具有Mi个与所述L个网络协议不同的网络协议，L和Mi均为正整数，i＝{1,2,...,N}；
所述终端向接收方发送数据报文时：
从所述终端的网络应用中获取待发送的数据内容以及所述数据内容的网络协议类型，对所述数据内容进行处理，并利用与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议对经处理的数据内容进行封装，以得到数据报文，将所述数据报文发送至所述接收方；其中：
当所述数据内容的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述数据内容所需的计算资源低于第一阈值时，由所述终端的处理器对所述数据内容进行处理，并由所述终端的协议栈利用所述L个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
当所述数据内容的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，由所述第i个网络加速器的处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
所述终端接收所述数据报文的响应报文时：
所述终端接收到所述响应报文后，确定所述响应报文的网络协议类型，利用与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议对所述响应报文进行解封装，以得到响应数据，并对所述响应数据进行处理；其中：
当所述响应报文的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述响应报文所需的计算资源低于所述第一阈值时，由所述终端的协议栈利用所述L个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述终端的处理器对所述响应数据进行处理；
当所述响应报文的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的处理器对所述响应数据进行处理。
根据本发明第二方面的装置，当所述数据内容的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，所述终端通过总线将所述数据内容发送至所述第i个网络加速器，所述第i个网络加速器确定处理所述数据内容所需的计算资源，其中：
当处理所述数据内容所需的计算资源低于第二阈值时，由所述第i个网络加速器的第一处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
当处理所述数据内容所需的计算资源不低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的第二处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
其中，所述第二处理器为定制化的处理器，所述第二处理器的数据处理能力高于所述第一处理器。
根据本发明第二方面的装置，所述第i个网络加速器的协议栈还具有Ki个与所述L个网络协议中的若干网络协议相同的网络协议，Ki为正整数且Ki≤L；其中：
当所述数据内容的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述数据内容所需的计算资源不低于所述第一阈值时，确定具有与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议的网络加速器作为目标网络加速器T，所述终端通过所述总线将所述数据内容发送至所述目标网络加速器T，由所述目标网络加速器T的第二处理器对所述数据内容进行处理，并由所述目标网络加速器T的协议栈利用与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文。
根据本发明第二方面的装置，当所述响应报文的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，所述终端通过总线将所述响应报文发送至所述第i个网络加速器，所述第i个网络加速器确定处理所述响应报文所需的计算资源，其中：
当处理所述响应报文所需的计算资源低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的第一处理器对所述响应数据进行处理；
当处理所述响应报文所需的计算资源不低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的第二处理器对所述响应数据进行处理；
根据本发明第二方面的装置，当所述响应报文的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述响应报文所需的计算资源不低于所述第一阈值时，确定具有与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议的网络加速器作为目标网络加速器T’，所述终端通过所述总线将所述响应报文发送至所述目标网络加速器T’，由所述目标网络加速器T’的协议栈利用与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述目标网络加速器T’的第二处理器对所述响应数据进行处理。
在一些实施例中，部署基于硬件加速的终端处理装置。基于硬件加速的终端处理装置由网络加速器(如DPU、智能网卡等)、终端主板、用户协议栈等。
在一些实施例中，网络加速器指专门用于处理数据报文的硬件设施，如智能网卡、DPU等。网络加速器采用硬件设施加速数据报文处理，避免现有网络协议栈处理性能有限和占用主机的CPU资源。在大型数据中心，已初步采用网络加速器优化数据报文处理。在网络处理器中，一般由通用CPU芯片和专用网络芯片。专用协议栈用于数据报文的处理，包括报文收发、头部解析、格式检查、逻辑处理等功能。
在一些实施例中，终端主板指计算机、服务器等计算设施的硬件，一般包括CPU、内存、硬盘以及各类接口。网络加速器一般通过PCIe插槽插入，通过内部总线传输数据报文。
在一些实施例中，用户协议栈指网络应用进行数据发送和接口的套接字，不参与数据报文处理过程，由用户协议栈与专用协议栈间利用总线直接进行数据传输。这一点与终端现有的协议栈有明显的区别。用户协议栈套接字接口包括CONNECT、RECV、SEND、LISTEN、CLOSE等套接字。其中，CONNECT负责创建面向连接的会话，LISTEN负责监听会话创建，SEND负责数据内容发送；RECV负责数据内容接收；CLOSE负责关闭会话和释放资源。
在一些实施例中，提供软卸载和硬卸载两种模式；①硬卸载模式指专用协议栈运行在网络处理器，对协议控制报文、数据报文直接处理，包括报文收发、头部解析、格式检查、逻辑处理等；硬卸载模式性能较高，仅适用于内部逻辑简单的协议。其次，专用协议栈与选择网络处理器也有直接关系：当采用网络交换芯片时，可编程性高、性能相对较高；当采用ASIC芯片时，可编程性差、性能较高；当采用FPGA时，可编程性一般、性能相对一般。②软卸载模式指专用协议栈运行专用网络芯片和通用CPU芯片，报文收发、头部解析、格式检查等通用功能由网络处理器完成，协议内部逻辑处理由通用CPU芯片完成；除此之外，一些加密算法、报文校验和等复杂计算也可由专用网络芯片器完成，专用协议栈可调用相应开放接口，解决通用CPU芯片在处理复杂算法时性能较差的问题。
在一些实施例中，专用协议栈中可由若干协议组成，若干协议可同时运行。既可以部分协议采用软卸载模式和剩余采用硬卸载，也可都采用同一种卸载模式。每种协议只能选择一种模式，不可同时运行两种模式。
在一些实施例中，采用软卸载模式时，网络应用发送数据报文过程：网络应用调用用户协议栈提供套接字，写入要发送的数据内容；用户协议栈接收到数据内容，通过PCIe总线发送给专用协议栈；专用协议栈接收到数据内容，由通用CPU芯片根据协议设计逻辑处理数据内容，并将处理后数据内容传递给专用网络芯片；专用网络芯片接收到数据内容，封装报文头部，生成数据报文，通过网络接口发送出去。
在一些实施例中，采用软卸载模式时，网络应用接收数据报文过程：专用网络芯片通过网络接口接收到数据报文，解封装报文头部，提取出数据内容，并传递到运行在通用CPU芯片的专用协议栈；专用协议栈接收到数据内容，根据协议逻辑处理数据内容，并通过PCIe传递给用户协议栈；用户协议栈接收到数据内容，利用套接字传递给网络应用。
在一些实施例中，采用硬卸载模式时，网络应用发送数据报文过程：网络应用调用用户协议栈提供套接字，写入要发送的数据内容；用户协议栈接收到数据内容，通过PCIe总线发送给专用协议栈；专用协议栈接收到数据内容，由专用CPU芯片根据协议设计逻辑处理数据内容，封装报文头部，生成数据报文，通过网络接口发送出去。
在一些实施例中，采用硬卸载模式时，网络应用接收数据报文过程：专用网络芯片通过网络接口接收到数据报文，解封装报文头部，提取出数据内容，根据协议逻辑处理数据内容，并通过PCIe传递给用户协议栈；用户协议栈接收到数据内容，利用套接字传递给网络应用。
在一些实施例中，采用基于硬件加速的终端处理方法及装置通过利用专用硬件加速终端的数据报文处理，设计了软卸载和硬卸载两种模式，为终端高吞吐量的网络通信提供一种实现途径。
本发明第三方面公开了一种电子设备。电子设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现本公开第一方面的一种基于硬件加速的终端处理方法中的步骤。
图2为根据本发明实施例的一种电子设备的结构图，如图2所示，电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、近场通信(NFC)或其他技术实现。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图2中示出的结构，仅仅是与本公开的技术方案相关的部分的结构图，并不构成对本申请方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本发明第四方面公开了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现本公开第一方面的一种基于硬件加速的终端处理方法中的步骤。
综上，本发明能够将所述终端的计算任务卸载至所述网络加速器中，减轻了所述终端的计算压力；同时对于所述终端不支持的网络协议，由所述网络加速器来针对性的进行协议处理，丰富了终端对于不同协议类型的报文的接受度。
请注意，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于硬件加速的终端处理方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1、在终端上部署N个网络加速器，N为正整数；其中：
所述终端的协议栈具有L个网络协议；
第i个网络加速器的协议栈具有Mi个与所述L个网络协议不同的网络协议；
L和Mi均为正整数，i＝{1,2,...,N}；
步骤S2、从所述终端的网络应用中获取待发送的数据内容以及所述数据内容的网络协议类型，对所述数据内容进行处理，并利用与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议对经处理的数据内容进行封装，以得到数据报文，将所述数据报文发送至接收方；其中：
当所述数据内容的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述数据内容所需的计算资源低于第一阈值时，由所述终端的处理器对所述数据内容进行处理，并由所述终端的协议栈利用所述L个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
当所述数据内容的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，由所述第i个网络加速器的处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
步骤S3、所述终端接收所述数据报文的响应报文，并确定所述响应报文的网络协议类型，利用与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议对所述响应报文进行解封装，以得到响应数据，并对所述响应数据进行处理；其中：
当所述响应报文的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述响应报文所需的计算资源低于所述第一阈值时，由所述终端的协议栈利用所述L个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述终端的处理器对所述响应数据进行处理；
当所述响应报文的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的处理器对所述响应数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于硬件加速的终端处理方法，其特征在于，在所述步骤S2中，当所述数据内容的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，所述终端通过总线将所述数据内容发送至所述第i个网络加速器，所述第i个网络加速器确定处理所述数据内容所需的计算资源，其中：
当处理所述数据内容所需的计算资源低于第二阈值时，由所述第i个网络加速器的第一处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
当处理所述数据内容所需的计算资源不低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的第二处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
其中，所述第二处理器为定制化的处理器，所述第二处理器的数据处理能力高于所述第一处理器。
3.根据权利要求1所述的一种基于硬件加速的终端处理方法，其特征在于，在所述方法中，所述第i个网络加速器的协议栈还具有Ki个与所述L个网络协议中的若干网络协议相同的网络协议，Ki为正整数且Ki≤L；其中，在所述步骤S2中：
当所述数据内容的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述数据内容所需的计算资源不低于所述第一阈值时，确定具有与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议的网络加速器作为目标网络加速器T，所述终端通过总线将所述数据内容发送至所述目标网络加速器T，由所述目标网络加速器T的第二处理器对所述数据内容进行处理，并由所述目标网络加速器T的协议栈利用与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文。
4.根据权利要求2所述的一种基于硬件加速的终端处理方法，其特征在于，在所述步骤S3中，当所述响应报文的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，所述终端通过总线将所述响应报文发送至所述第i个网络加速器，所述第i个网络加速器确定处理所述响应报文所需的计算资源，其中：
当处理所述响应报文所需的计算资源低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的第一处理器对所述响应数据进行处理；
当处理所述响应报文所需的计算资源不低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的第二处理器对所述响应数据进行处理。
5.根据权利要求3所述的一种基于硬件加速的终端处理方法，其特征在于，在所述步骤S3中，当所述响应报文的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述响应报文所需的计算资源不低于所述第一阈值时，确定具有与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议的网络加速器作为目标网络加速器T’，所述终端通过所述总线将所述响应报文发送至所述目标网络加速器T’，由所述目标网络加速器T’的协议栈利用与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述目标网络加速器T’的第二处理器对所述响应数据进行处理。
6.一种基于硬件加速的终端处理装置，其特征在于，：
所述装置包括终端和部署在所述终端上的N个网络加速器，所述终端的协议栈具有L个网络协议，第i个网络加速器的协议栈具有Mi个与所述L个网络协议不同的网络协议，L和Mi均为正整数，i＝{1,2,...,N}；
所述终端向接收方发送数据报文时：
从所述终端的网络应用中获取待发送的数据内容以及所述数据内容的网络协议类型，对所述数据内容进行处理，并利用与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议对经处理的数据内容进行封装，以得到数据报文，将所述数据报文发送至所述接收方；其中：
当所述数据内容的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述数据内容所需的计算资源低于第一阈值时，由所述终端的处理器对所述数据内容进行处理，并由所述终端的协议栈利用所述L个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
当所述数据内容的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，由所述第i个网络加速器的处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
所述终端接收所述数据报文的响应报文时：
所述终端接收到所述响应报文后，确定所述响应报文的网络协议类型，利用与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议对所述响应报文进行解封装，以得到响应数据，并对所述响应数据进行处理；其中：
当所述响应报文的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述响应报文所需的计算资源低于所述第一阈值时，由所述终端的协议栈利用所述L个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述终端的处理器对所述响应数据进行处理；
当所述响应报文的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的处理器对所述响应数据进行处理。
7.根据权利要求6所述的一种基于硬件加速的终端处理装置，其特征在于，当所述数据内容的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，所述终端通过总线将所述数据内容发送至所述第i个网络加速器，所述第i个网络加速器确定处理所述数据内容所需的计算资源，其中：
当处理所述数据内容所需的计算资源低于第二阈值时，由所述第i个网络加速器的第一处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
当处理所述数据内容所需的计算资源不低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的第二处理器对所述数据内容进行处理，并由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文；
其中，所述第二处理器为定制化的处理器，所述第二处理器的数据处理能力高于所述第一处理器。
8.根据权利要求7所述的一种基于硬件加速的终端处理装置，其特征在于，所述第i个网络加速器的协议栈还具有Ki个与所述L个网络协议中的若干网络协议相同的网络协议，Ki为正整数且Ki≤L；其中：
当所述数据内容的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述数据内容所需的计算资源不低于所述第一阈值时，确定具有与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议的网络加速器作为目标网络加速器T，所述终端通过所述总线将所述数据内容发送至所述目标网络加速器T，由所述目标网络加速器T的第二处理器对所述数据内容进行处理，并由所述目标网络加速器T的协议栈利用与所述数据内容的网络协议类型对应的网络协议将经处理的数据内容封装成所述数据报文。
9.根据权利要求7所述的一种基于硬件加速的终端处理装置，其特征在于，当所述响应报文的网络协议类型为所述Mi个网络协议中的任一网络协议时，所述终端通过总线将所述响应报文发送至所述第i个网络加速器，所述第i个网络加速器确定处理所述响应报文所需的计算资源，其中：
当处理所述响应报文所需的计算资源低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的第一处理器对所述响应数据进行处理；
当处理所述响应报文所需的计算资源不低于所述第二阈值时，由所述第i个网络加速器的协议栈利用所述Mi个网络协议中与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述第i个网络加速器的第二处理器对所述响应数据进行处理。
10.根据权利要求8所述的一种基于硬件加速的终端处理装置，其特征在于，当所述响应报文的网络协议类型为所述L个网络协议中的任一网络协议且处理所述响应报文所需的计算资源不低于所述第一阈值时，确定具有与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议的网络加速器作为目标网络加速器T’，所述终端通过所述总线将所述响应报文发送至所述目标网络加速器T’，由所述目标网络加速器T’的协议栈利用与所述响应报文的网络协议类型对应的网络协议将所述响应报文解封装成所述响应数据，并由所述目标网络加速器T’的第二处理器对所述响应数据进行处理。
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